JP2002016013A - Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing silicon carbide semiconductor deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 電気的に活性化されてキャリア濃度が高い状
態の不純物拡散層を形成することができ、良好なオーミ
ックコンタクトを形成することができる炭化珪素半導体
装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 炭化珪素基板1の全面にスパッタリング
蒸着法や化学気相成長法を用いて炭素薄膜2及びタング
ステンシリサイド膜3を積層し、拡散領域のタングステ
ンシリサイド膜3を除去した後、炭素薄膜2上からアル
ミニウムイオン4を注入した後、誘導加熱法を用いた1
600℃の高温アニールを行い、炭素薄膜2を酸素プラ
ズマによって除去するとともに、プラズマエッチングに
よってイオンビームミキシング層を除去する。
(57) [Summary] (Problem corrected) [PROBLEMS] A silicon carbide semiconductor device capable of forming an impurity diffusion layer having a high carrier concentration by being electrically activated and forming a good ohmic contact And a method for producing the same. SOLUTION: A carbon thin film 2 and a tungsten silicide film 3 are stacked on the entire surface of a silicon carbide substrate 1 by using a sputtering deposition method or a chemical vapor deposition method, and after removing the tungsten silicide film 3 in a diffusion region, the carbon thin film 2 is formed. After aluminum ions 4 were implanted from above, 1
The carbon thin film 2 is removed by oxygen plasma at a high temperature of 600 ° C., and the ion beam mixing layer is removed by plasma etching.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は炭化珪素半導体装置
に関し、特に半導体基板表面で良好なコンタクトの取れ
る炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon carbide semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device that can make good contact on the surface of a semiconductor substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、炭化珪素(以下、SiCと記す)
の半導体基板の表面に不純物拡散層を形成する製造方法
が知られている(例えば、S.M.SZE著、VLSI
Technology,McGRAW−HILL出
版、P347等)。上記従来技術では、SiCの半導体
基板上の全面に二酸化珪素(以下、SiO 2と記す)膜
を形成し、拡散層を形成する部分に選択的に不純物原子
をイオン注入した後、高温にてアニールを行うようにし
ている。このようにSiC基板上にSiO2膜を形成す
ることによって、化学的に活性な半導体基板の表面を保
護すると共に、イオン注入時のチャネリングを抑制し、
更にアニール時にイオン注入された不純物の外向拡散を
防止している。2. Description of the Related Art Conventionally, silicon carbide (hereinafter referred to as SiC)
Manufacturing method of forming impurity diffusion layer on surface of semiconductor substrate
Are known (for example, VLSI by SM SZE,
Technology, McGRAW-HILL out
Edition, P347). In the above prior art, a semiconductor of SiC is used.
Silicon dioxide (hereinafter referred to as SiO) TwoDescribed as) membrane
And selectively form impurity atoms in the part where the diffusion layer is formed.
After annealing, perform annealing at high temperature.
ing. In this manner, the SiOTwoForm a film
The surface of the chemically active semiconductor substrate.
Protection and channeling during ion implantation,
In addition, outward diffusion of impurities implanted during annealing
Preventing.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来周知のようにSi
C基板は、不純物原子の拡散係数が非常に小さいため、
厚みのある拡散層を形成しようとする場合には、不純物
をイオン注入する際にイオン注入の投影飛程距離を変化
させながら複数回のイオン注入を行う必要がある。また
不純物拡散層は、例えばMOSFET等でソース領域や
ドレイン領域等の素子領域が一般的に形成されるので、
その素子領域に電気配線用金属が積層されるが、その拡
散層の表面と電気配線用金属との電気的接続を良好に実
現するため、すなわちオーミックコンタクトを実現する
ためには、そのコンタクト部の拡散層界面近傍は不純物
濃度を増加させると共に、電気的に活性化してキャリア
濃度を高めることが望ましい。SUMMARY OF THE INVENTION As is well known, Si
Since the C substrate has a very small diffusion coefficient of impurity atoms,
When a thick diffusion layer is to be formed, it is necessary to perform ion implantation a plurality of times while changing the projection range of the ion implantation when implanting impurities. In the impurity diffusion layer, for example, an element region such as a source region or a drain region is generally formed by a MOSFET or the like.
The metal for electric wiring is laminated on the element region. In order to realize good electrical connection between the surface of the diffusion layer and the metal for electric wiring, that is, to realize ohmic contact, the contact portion is formed. In the vicinity of the diffusion layer interface, it is desirable to increase the impurity concentration and electrically activate to increase the carrier concentration.
【0004】しかしながら、従来のようにSiC基板上
にSiO2膜を形成した状態で、拡散層界面近傍へ不純
物が導入されるように投影飛程距離を調整してイオン注
入を行うと、イオン注入される不純物がSiC基板上に
形成されたSiO2膜と衝突、分解されSi原子や、特
に酸素原子をSiC基板に注入してしまうノックオンと
呼ばれる現象が生じ、SiC基板表面の結晶性が破壊さ
れてしまう。その後に行われるアニール等の熱処理時に
おいて、結晶性は多少は回復されるが、上記オーミック
コンタクトを実現するための電気的に活性化されてキャ
リア濃度が高い状態までは結晶性が回復されない。すな
わち、上記従来技術においては、SiC基板表面に拡散
層が、オーミックコンタクトを実現するための電気的に
活性化されてキャリア濃度が高い状態を得られるもので
はなかった。本発明は上記課題を鑑みてなされたもの
で、SiC基板表面に拡散層が、オーミックコンタクト
を実現するための電気的に活性化されてキャリア濃度が
高い状態を得られるSiC半導体装置の製造方法を提供
することを目的とする。[0004] However, when ion implantation is performed with the projection range adjusted so that impurities are introduced near the interface of the diffusion layer in the state where the SiO 2 film is formed on the SiC substrate as in the prior art, The impurities to be impinged collide with the SiO 2 film formed on the SiC substrate and are decomposed, so that a phenomenon called knock-on occurs in which Si atoms and especially oxygen atoms are injected into the SiC substrate, and the crystallinity of the SiC substrate surface is destroyed. Would. In the subsequent heat treatment such as annealing, the crystallinity is somewhat recovered, but the crystallinity is not recovered until the carrier concentration is high due to the electrical activation for realizing the ohmic contact. That is, in the above-described conventional technology, the diffusion layer on the surface of the SiC substrate is not electrically activated for realizing ohmic contact, so that a state in which the carrier concentration is high cannot be obtained. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a method of manufacturing a SiC semiconductor device in which a diffusion layer is electrically activated for realizing ohmic contact on a surface of a SiC substrate to obtain a high carrier concentration state. The purpose is to provide.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の炭化珪素半導体装置の製造方法で
は、炭化珪素半導体基板上に炭素を含む薄膜を形成する
工程と、前記薄膜上から電気的活性を示す不純物を、前
記炭化珪素半導体基板に達するまでイオン注入する工程
と、前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解または
蒸発を開始する温度よりも低い温度で加熱する工程と、
前記薄膜を除去する工程と、から構成した。また請求項
2では、請求項1記載の炭化珪素半導体装置の製造方法
において、前記薄膜は炭化ホウ素または炭化アルミニウ
ムであり、前記不純物はアルミニウムまたはホウ素の少
なくとも一方を用いるようにした。また請求項3では、
請求項1記載の炭化珪素半導体装置の製造方法におい
て、前記薄膜は窒化炭素であり、前記不純物はリン、窒
素、砒素またはアンモチンの少なくとも一つを用いるよ
うにした。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: forming a thin film containing carbon on a silicon carbide semiconductor substrate; From the step of ion-implanting impurities exhibiting electrical activity from the silicon carbide semiconductor substrate until reaching the silicon carbide semiconductor substrate, and heating the silicon carbide semiconductor substrate at a temperature lower than the temperature at which the thin film starts to decompose or evaporate,
Removing the thin film. According to a second aspect, in the method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the first aspect, the thin film is made of boron carbide or aluminum carbide, and the impurity uses at least one of aluminum and boron. In claim 3,
2. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein said thin film is carbon nitride, and said impurity uses at least one of phosphorus, nitrogen, arsenic and ammothin.
【0006】また請求項4では、請求項1記載の炭化珪
素半導体装置の製造方法において、前記加熱する工程
は、雰囲気中に酸素を混合して、前記薄膜を消失させた
後、珪素及び二酸化珪素が蒸発しない温度で表面ミキシ
ング層を酸化し、弗化水酸素を含む薬液を用いて前記表
面ミキシング層を除去するようにした。また請求項5で
は、炭化珪素半導体基板上に炭化アルミニウム薄膜を形
成する工程と、前記薄膜上から電気的活性を示す不純物
を、前記炭化珪素半導体基板に達するまでイオン注入す
る工程と、前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解
または蒸発を開始する温度よりも低い温度で加熱する工
程と、前記炭化珪素半導体基板を純水に浸して分解除去
する工程と、珪素及び二酸化珪素が蒸発しない温度で表
面ミキシング層を酸化する工程と、弗化水酸素を含む薬
液を用いて前記表面ミキシング層を除去する工程と、前
記薄膜を除去する工程と、から構成した。According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to the first aspect, the heating step includes mixing oxygen and silicon in the atmosphere to eliminate the thin film, and then forming silicon and silicon dioxide. The surface mixing layer is oxidized at a temperature at which the surface mixing does not evaporate, and the surface mixing layer is removed using a chemical solution containing hydrofluoric oxygen. According to claim 5, a step of forming an aluminum carbide thin film on a silicon carbide semiconductor substrate, a step of ion-implanting impurities exhibiting electrical activity from the thin film until reaching the silicon carbide semiconductor substrate, Heating the semiconductor substrate at a temperature lower than the temperature at which the thin film starts to decompose or evaporate, immersing the silicon carbide semiconductor substrate in pure water to decompose and remove, and at a temperature at which silicon and silicon dioxide do not evaporate. The method includes a step of oxidizing the surface mixing layer, a step of removing the surface mixing layer using a chemical solution containing hydrofluoric oxygen, and a step of removing the thin film.
【0007】[0007]
【発明の効果】本発明においては、炭化珪素半導体基板
上に炭素を含む薄膜を形成し、薄膜上から電気的活性を
示す不純物を、炭化珪素半導体基板に達するまでイオン
注入し、炭化珪素半導体基板を、薄膜が分解または蒸発
を開始する温度よりも低い温度で加熱し、薄膜を除去す
るようにしたので、結晶性を破壊することになる酸素原
子が珪素半導体基板に注入されることがなく、従って、
電気的に活性化されてキャリア濃度が高い状態の不純物
拡散層を形成することができるので、良好なオーミック
コンタクトを実現することができる。According to the present invention, a thin film containing carbon is formed on a silicon carbide semiconductor substrate, and impurities having electrical activity are ion-implanted from the thin film until reaching the silicon carbide semiconductor substrate. Is heated at a temperature lower than the temperature at which the thin film starts to decompose or evaporate, so that the thin film is removed, so that oxygen atoms that would destroy crystallinity are not injected into the silicon semiconductor substrate, Therefore,
Since the impurity diffusion layer having a high carrier concentration can be formed by being electrically activated, a favorable ohmic contact can be realized.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜4を用いて説明する。本実施の形態の半導体装置の製
造方法を説明すると、図1に示すように、SiC半導体
基板(以下、SiC基板と記す)1の全面に、100n
mの厚みの炭素(グラファイト)薄膜2を、炭素ターゲ
ットを用いるスパッタリング蒸着法や、メタンやブタン
等のハイドロカーボン系のガスを還元する化学気相成長
(CVD)法を用いて積層する。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIGS. A method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, 100 n is formed on the entire surface of a SiC semiconductor substrate (hereinafter referred to as SiC substrate) 1.
The carbon (graphite) thin film 2 having a thickness of m is laminated by a sputtering deposition method using a carbon target or a chemical vapor deposition (CVD) method of reducing a hydrocarbon-based gas such as methane or butane.
【0009】次に炭素薄膜2上に800nmの厚みのタ
ングステンシリサイド膜をCVD法によって全面に積層
し、引き続きフォトリソグラフィー及びエッチングによ
って拡散層を形成する部分のタングステンシリサイド膜
を除去し、図2に示すようなマスク3を形成する。Si
Cにおいては、イオン注入後の結晶性の回復のためにS
iCの基板温度を500℃以上の高温に昇温したままイ
オン注入を行うので、シリコン基板で一般的に多く用い
られているフォトレジストではなく、この高温に耐えら
れるタングステンシリサイド膜等を用いる必要がある。Next, a tungsten silicide film having a thickness of 800 nm is laminated on the entire surface of the carbon thin film 2 by a CVD method, and then the portion of the tungsten silicide film where a diffusion layer is to be formed is removed by photolithography and etching, as shown in FIG. Such a mask 3 is formed. Si
In C, S was added to recover the crystallinity after ion implantation.
Since the ion implantation is performed while the temperature of the iC substrate is raised to a high temperature of 500 ° C. or more, it is necessary to use a tungsten silicide film or the like that can withstand this high temperature instead of a photoresist generally used for a silicon substrate. is there.
【0010】次にアルミニウムイオン4を200KeV
でイオン注入を行う(図2)。このイオン注入により、
マスク3が形成されていない(拡散層の形成)領域で
は、イオン注入されたアルミニウムイオン4と炭素薄膜
2とが衝突することにより、炭素原子Cとアルミニウム
イオンAlとが、SiC基板1表面に生成される。この
各原子およびイオンの深さ方向での存在を求めたプロフ
ァイルを図3に示す。Next, aluminum ions 4 are supplied at 200 KeV.
(FIG. 2). By this ion implantation,
In a region where the mask 3 is not formed (a diffusion layer is formed), carbon atoms C and aluminum ions Al are generated on the surface of the SiC substrate 1 by collision between the ion-implanted aluminum ions 4 and the carbon thin film 2. Is done. FIG. 3 shows a profile obtained by determining the presence of each atom and ion in the depth direction.
【0011】図3における深さ方向の数値は、0nm〜
100nmまでの範囲が炭素薄膜2を示し、100nm
〜500nmまでの範囲がSiC基板1を示している。
すなわち、炭素薄膜2とSiC基板1の接触面が100
nmの深さとなっている。図3において実線はイオン注
入されたアルミニウムイオンAlの深さと濃度の関係を
示し、破線は炭素原子Cの深さと濃度の関係を示す。ア
ルミニウムイオンAlは100nm〜350nmの深さ
に渡って分布している(領域a)。炭素原子Cは250
nmまでに渡って1×1018atoms/cm3の濃度
で分布している(領域b)。本実施の形態では、従来技
術のようにSiO2膜を用いているものではないので、
当然ながらSiC基板1の表面に酸素がノックオンされ
ない。従って、この酸素に起因する結晶性の破壊が生じ
ない。100〜110nmまでのSiC基板1の極表面
層xにおける炭素原子Cの濃度は、1×1022atom
s/cm3と超高濃度となり、イオンビームミキシング
と呼ばれる作用により界面付近に存在する材料が均一に
混合された領域であり、SiC半導体材料としては使用
できない領域であるので、後の工程で除去する。The numerical value in the depth direction in FIG.
The range up to 100 nm indicates the carbon thin film 2 and is 100 nm.
The range up to 500 nm indicates the SiC substrate 1.
That is, the contact surface between the carbon thin film 2 and the SiC substrate 1 is 100
nm in depth. In FIG. 3, the solid line shows the relationship between the depth and the concentration of the ion-implanted aluminum ions Al, and the broken line shows the relationship between the depth of the carbon atoms C and the concentration. Aluminum ions Al are distributed over a depth of 100 nm to 350 nm (region a). Carbon atom C is 250
It is distributed at a concentration of 1 × 10 18 atoms / cm 3 up to nm (region b). In the present embodiment, since an SiO 2 film is not used unlike the related art,
Naturally, oxygen is not knocked on the surface of the SiC substrate 1. Therefore, the destruction of crystallinity due to this oxygen does not occur. The concentration of carbon atoms C in the extremely surface layer x of the SiC substrate 1 from 100 to 110 nm is 1 × 10 22 atoms.
This is a region where the concentration becomes extremely high as s / cm 3, and the material existing near the interface is uniformly mixed by an operation called ion beam mixing, and cannot be used as a SiC semiconductor material. I do.
【0012】次に、イオン注入を行った後、マスク3を
除去し、誘導加熱法を用いた1600℃の高温アニール
を行う。このとき、炭素原子Cが生成された領域も含
め、SiC基板1のイオン注入領域は、単結晶構造が破
壊されているが、アニールによってSiC半導体基板1
の奥側の非破壊領域界面より結晶が次第に回復しながら
不純物が活性化され、上記イオンビームミキシング層x
との境界まで到達して回復が止まる。不純物の活性化に
おいては炭素原子Cが注入された領域bではキャリア発
生量が10倍程度に改善され、少ない注入量で高いキャ
リア濃度が得られる。Next, after ion implantation, the mask 3 is removed, and high-temperature annealing at 1600 ° C. using an induction heating method is performed. At this time, although the single crystal structure is broken in the ion-implanted region of the SiC substrate 1 including the region where the carbon atoms C are generated, the SiC semiconductor substrate 1 is annealed by annealing.
The impurities are activated while the crystal gradually recovers from the non-destructive region interface on the back side of the ion beam mixing layer x.
The recovery stops when it reaches the border with. In the activation of the impurities, the amount of generated carriers is improved about 10 times in the region b into which the carbon atoms C have been implanted, and a high carrier concentration can be obtained with a small amount of implanted ions.
【0013】次にSiC基板1を酸素プラズマによって
炭素薄膜2を除去する。次いで、イオンビームミキシン
グ層(領域x)を、CF4と酸素の混合ガスや、塩素ガ
スと酸素ガスの混合ガスや、その他のエッチング性を示
すガスを用いて、プラズマエッチングにて除去する。ま
たは、1200℃程度以下の温度でイオンビームミキシ
ング層xを酸化した後に、弗化水酸素を含む薬液にて除
去する。Next, the carbon thin film 2 is removed from the SiC substrate 1 by oxygen plasma. Next, the ion beam mixing layer (region x) is removed by plasma etching using a mixed gas of CF 4 and oxygen, a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas, or another gas having an etching property. Alternatively, after oxidizing the ion beam mixing layer x at a temperature of about 1200 ° C. or lower, the ion beam mixing layer x is removed with a chemical solution containing oxygenated water.
【0014】このように、本実施の形態においては、S
iC基板1に炭素薄膜2を積層し、その上にマスク3を
形成し、アルミニウムイオン4を注入するようにしたの
で、従来結晶性を破壊することになる酸素原子が、Si
C基板1に注入されることがなく、従って、電気的に活
性化されてキャリア濃度が高い状態の不純物拡散層を形
成することができるので、良好なオーミックコンタクト
を実現することができる。また従来SiC基板1表面に
SiO2膜を用いる場合には、アニールによりSiO2膜
が蒸発したり界面でSiC基板1と再反応してSiC基
板1表面を荒らしてしまうが、本実施の形態において
は、炭素薄膜2を用いたことにより、高温アニールに耐
えてSiC基板1の表面を保護するため、SiC基板1
の表面荒れも生じない。As described above, in the present embodiment, S
Since a carbon thin film 2 is laminated on an iC substrate 1, a mask 3 is formed thereon, and aluminum ions 4 are implanted.
Since the impurity diffusion layer is not injected into the C substrate 1 and is thus electrically activated to form an impurity diffusion layer having a high carrier concentration, a good ohmic contact can be realized. In the case of using the SiO 2 film in the conventional SiC substrate 1 surface and thus roughened SiC substrate 1 surface and then re-react with the SiC substrate 1 at the interface or evaporates SiO 2 film by annealing, in this embodiment In order to protect the surface of the SiC substrate 1 by using the carbon thin film 2 to withstand high-temperature annealing,
No surface roughness occurs.
【0015】また上記のアニールにおいて、酸素を混入
した雰囲気として、炭素と酸素の反応による炭素薄膜2
の消失量と、SiC基板1表面のイオンビームミキシン
グ層xの酸化量との合計をアニール時間と整合させるこ
とにより、SiC基板1のアニール後の表面は図4に示
すように薄いSiO2膜5を形成することができ、この
SiO2膜5は弗化水酸素系のエッチング液で容易に除
去することができるので、イオン注入および活性化の工
程は更に簡単にすることができる。In the above annealing, the atmosphere containing oxygen is used as the carbon thin film 2 formed by the reaction between carbon and oxygen.
By matching the total of the disappearance amount of the SiC substrate 1 and the oxidation amount of the ion beam mixing layer x on the surface of the SiC substrate 1 with the annealing time, the annealed surface of the SiC substrate 1 has a thin SiO 2 film 5 as shown in FIG. Can be formed, and the SiO 2 film 5 can be easily removed with a hydrofluoric acid-based etchant, so that the steps of ion implantation and activation can be further simplified.
【0016】また、SiC基板1では欠陥を低減するた
めにSiC基板1上にSiCエピタキシャル層6を形成
した基板を使用することがある。このエピタキシャル層
6の形成は非常にコストが高いが、本実施の形態によれ
ば、SiC基板1表面で除去するイオンビームミキシン
グ層xは10nmと非常に薄いので、この高価なエピタ
キシャル層6をほとんど無駄にすることがない。In the SiC substrate 1, a substrate having an SiC epitaxial layer 6 formed on the SiC substrate 1 may be used in order to reduce defects. Although the formation of the epitaxial layer 6 is very expensive, according to the present embodiment, the ion beam mixing layer x removed on the surface of the SiC substrate 1 is as thin as 10 nm. There is no waste.
【0017】またイオン注入はイオン化した元素を電界
加速させてターゲット試料に衝突させるときに受け渡さ
れる電荷をカウントすることによるイオン数を定量化し
ているが、ターゲット試料表面が絶縁膜である場合には
電荷がターゲット試料表面にチャージアップしてしま
い、このチャージアップが高電圧になる場合には入射す
るイオンの定量がずれてしまったり、イオン軌道が曲げ
られて注入エネルギーがシフトしてしまったり、注入さ
れるイオンが基板面内で不均一になってしまう。従っ
て、タ一ゲット試料表面に注入量に整合させた量の電子
を浴びせるエレクトロシャワーと呼ばれる手法が適用さ
れるが、これはイオン注入量に適合させた照射量の適合
が必要となってしまう。これに対して本実施の形態で
は、炭素薄膜2は導電性であってそもそもチャージアッ
プ自体が生じないので、ターゲット試料表面の注入異常
の問題を有していない。In the ion implantation, the number of ions is quantified by counting the electric charge transferred when the ionized element is accelerated by an electric field and collides with the target sample. However, when the target sample surface is an insulating film, In this case, the charge is charged up on the target sample surface, and when this charge-up becomes a high voltage, the quantity of incident ions is shifted, the ion trajectory is bent, and the implantation energy is shifted. The implanted ions become non-uniform in the substrate surface. Therefore, a technique called an electroshower in which an amount of electrons matched to the amount of injection is applied to the surface of the target sample is applied. However, it is necessary to adjust the irradiation amount according to the amount of ion implantation. On the other hand, in the present embodiment, since the carbon thin film 2 is conductive and charge-up itself does not occur in the first place, there is no problem of abnormal injection on the surface of the target sample.
【0018】また上記の実施の形態では、炭素薄膜2と
してグラファイト膜を用いたが、薄膜2として炭素を用
いる場合には、注入するイオンとしてホウ素、アルミニ
ウム、リン、砒素等の不純物を用いても、同様の効果を
有する。また炭素薄膜2の厚みを厚くすると、イオン注
入原子のプロファイルがなだらかになりSiC基板1特
有のボックスインプラと呼ばれる多段階にエネルギーを
変化させて、イオン注入を行う工程の段階数を減少させ
ることかでき、またノックオン原子量を確保可能であ
る。In the above-described embodiment, a graphite film is used as the carbon thin film 2. However, when carbon is used as the thin film 2, impurities such as boron, aluminum, phosphorus, and arsenic may be used as implanted ions. Has the same effect. When the thickness of the carbon thin film 2 is increased, the profile of the ion-implanted atoms becomes gentler, and the energy is changed in multiple steps called box implantation peculiar to the SiC substrate 1 to reduce the number of steps of the ion implantation process. And it is possible to secure a knock-on atomic weight.
【0019】また本実施の形態では、SiC基板1の表
面に炭素薄膜2を積層したが、図5や図6に示すように
アルミニウムカーバイトAl4C3(mp2200℃)や
ボロンカーバイトB4C(mp2350℃)等の炭素化
合物7を用いれば、上記実施の形態と同様の効果を有す
ると共に、高温のアニールにおいては表面の炭素化合物
7の溶解温度は約2200℃、真空中での昇華開始温度
は1800℃であるから1700℃まで十分に保護膜と
して機能するので、SiC表面のあれの発生を防止でき
る。またアルミニウムカーバイトは、その後のアニール
を施した後に水で澄透するだけで水酸化アルミニウムと
メタンとに分解されて、アルミニウムカーバイトを除去
することができ工程を少なく出来る。また注入するイオ
ンとしてリン、砒素を用いる場合には図7に示すように
SiC基板1の表面に窒化炭素8を積層しても同様の効
果が得られる。In this embodiment, the carbon thin film 2 is laminated on the surface of the SiC substrate 1. However, as shown in FIGS. 5 and 6, aluminum carbide Al 4 C 3 (mp 2200 ° C.) or boron carbide B 4 When the carbon compound 7 such as C (mp 2350 ° C.) is used, the same effect as in the above-described embodiment is obtained, and at the time of high-temperature annealing, the dissolution temperature of the carbon compound 7 on the surface is about 2200 ° C., and sublimation in vacuum is started. Since the temperature is 1800 ° C., it sufficiently functions as a protective film up to 1700 ° C., so that occurrence of roughness on the SiC surface can be prevented. Further, aluminum carbide is decomposed into aluminum hydroxide and methane only by being clarified with water after subsequent annealing, and the aluminum carbide can be removed, thereby reducing the number of steps. When phosphorus or arsenic is used as the ions to be implanted, the same effect can be obtained by laminating carbon nitride 8 on the surface of SiC substrate 1 as shown in FIG.
【図1】実施の形態の炭化珪素基板上に炭素薄膜を積層
する工程を示す図である。FIG. 1 is a view showing a step of laminating a carbon thin film on a silicon carbide substrate of an embodiment.
【図2】アルミニウムイオンを注入する工程を示す図で
ある。FIG. 2 is a view showing a step of implanting aluminum ions.
【図3】アルミニウムイオン及び炭素原子の深さと濃度
の関係を示すプロファイルである。FIG. 3 is a profile showing the relationship between the depth and concentration of aluminum ions and carbon atoms.
【図4】炭化珪素基板のアニール後の表面を示す図であ
る。FIG. 4 is a view showing a surface of a silicon carbide substrate after annealing.
【図5】炭化珪素基板上に炭素化合物を積層する工程を
示す図である。FIG. 5 is a view showing a step of laminating a carbon compound on a silicon carbide substrate.
【図6】アルミニウムイオン及び炭素化合物の深さと濃
度の関係を示すプロファイルである。FIG. 6 is a profile showing the relationship between the depth and concentration of aluminum ions and carbon compounds.
【図7】炭化珪素基板上に窒化炭素を積層する工程を示
す図である。FIG. 7 is a view showing a step of stacking carbon nitride on a silicon carbide substrate.
1 SiC半導体基板 2 炭素薄膜 3 マスク 4 アルミニウムイオン 5 SiO2膜 6 SiCエピタキシャル層 7 炭素化合物 8 窒化炭素REFERENCE SIGNS LIST 1 SiC semiconductor substrate 2 carbon thin film 3 mask 4 aluminum ion 5 SiO 2 film 6 SiC epitaxial layer 7 carbon compound 8 carbon nitride
Claims (5)
を形成する工程と、 前記薄膜上から電気的活性を示す不純物を、前記炭化珪
素半導体基板に達するまでイオン注入する工程と、 前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解または蒸発
を開始する温度よりも低い温度で加熱する工程と、 前記薄膜を除去する工程と、 を備えたことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方
法。A step of forming a carbon-containing thin film on a silicon carbide semiconductor substrate; a step of ion-implanting an electrically active impurity from the thin film until reaching the silicon carbide semiconductor substrate; A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: a step of heating a semiconductor substrate at a temperature lower than a temperature at which the thin film starts to decompose or evaporate; and a step of removing the thin film.
造方法において、 前記薄膜は炭化ホウ素または炭化アルミニウムであり、 前記不純物はアルミニウムまたはホウ素の少なくとも一
方を用いることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造
方法。2. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein said thin film is boron carbide or aluminum carbide, and said impurity uses at least one of aluminum and boron. Manufacturing method.
造方法において、 前記薄膜は窒化炭素であり、 前記不純物はリン、窒素、砒素またはアンモチンの少な
くとも一つを用いることを特徴とする炭化珪素半導体装
置の製造方法。3. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein said thin film is carbon nitride, and said impurity uses at least one of phosphorus, nitrogen, arsenic, and ammotin. A method for manufacturing a semiconductor device.
造方法において、 前記加熱する工程は、雰囲気中に酸素を混合して、前記
薄膜を消失させた後、珪素及び二酸化珪素が蒸発しない
温度で表面ミキシング層を酸化し、弗化水酸素を含む薬
液を用いて前記表面ミキシング層を除去する工程からな
ることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。4. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein said heating step comprises mixing oxygen in an atmosphere to eliminate said thin film, and thereafter, a temperature at which silicon and silicon dioxide do not evaporate. And oxidizing the surface mixing layer by using a chemical solution containing hydrofluoric oxygen to remove the surface mixing layer.
ム薄膜を形成する工程と、 前記薄膜上から電気的活性を示す不純物を、前記炭化珪
素半導体基板に達するまでイオン注入する工程と、 前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解または蒸発
を開始する温度よりも低い温度で加熱する工程と、 前記炭化珪素半導体基板を純水に浸して分解除去する工
程と、 珪素及び二酸化珪素が蒸発しない温度で表面ミキシング
層を酸化する工程と、 弗化水酸素を含む薬液を用いて前記表面ミキシング層を
除去する工程と、 前記薄膜を除去する工程と、 を備えたことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方
法。5. A step of forming an aluminum carbide thin film on a silicon carbide semiconductor substrate, a step of ion-implanting impurities exhibiting electrical activity from the thin film until reaching the silicon carbide semiconductor substrate, and A step of heating the substrate at a temperature lower than a temperature at which the thin film starts to decompose or evaporate; a step of immersing the silicon carbide semiconductor substrate in pure water to decompose and remove the surface; Manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: a step of oxidizing a mixing layer; a step of removing the surface mixing layer using a chemical solution containing aqueous hydrogen fluoride; and a step of removing the thin film. Method.
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